FR2818700A1 - Circuit d'admission d'air - Google Patents

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Abstract

L'invention propose un circuit (12) d'admission d'air dans plusieurs chambres de combustion (24) de cylindres d'un moteur à combustion (10), du type qui comporte un répartiteur d'air (22) entre les orifices d'admission d'air dans les chambres de combustion (24), caractérisé en ce que le répartiteur d'air (22) est alimenté en air par au moins un premier et un deuxième conduits d'admission (40, 42), qui sont issus d'un organe amont (44), parmi lesquels le premier conduit (40) comporte un dispositif d'obturation (46) commandé entre une position ouverte et une position fermée qui permet, ou non, le passage de l'air dans le premier conduit (40), de façon à modifier la fréquence de résonance du circuit (12) d'admission en fonction de la fréquente d'excitation du moteur (10).

Description

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"Circuit d'admission d'air" L'invention propose un circuit d'admission d'air d'un moteur à combustion.
L'invention propose plus particulièrement un circuit d'admission d'air dans plusieurs chambres de combustion de cylindres d'un moteur à combustion.
Le rendement d'un moteur à combustion dépend notamment de la quantité d'air admise dans les chambres de combustion lors de la phase de remplissage.
A chaque régime de fonctionnement du moteur, correspond une quantité d'air théorique permettant d'obtenir un rendement déterminé. Le rapport de la quantité d'air effectivement admise dans les chambres de combustion et de la quantité d'air théorique définit le rendement volumétrique du moteur.
Plus le rendement volumétrique du moteur est élevé, meilleur est le rendement du moteur, c'est-à-dire meilleur sont ses performances. Dans certains cas il est possible que le rendement volumétrique soit supérieur à 1.
De façon à augmenter le rendement volumétrique du moteur à un régime déterminé, il est connu de concevoir le circuit d'admission d'air dans les chambres de combustion de façon que la fréquence de résonance du circuit d'admission corresponde à la fréquence d'excitation provoquée par la rotation du moteur au régime déterminé.
Lorsque le moteur fonctionne au régime déterminé, le remplissage de la chambre de combustion est optimisé ainsi que le rendement du moteur.
Cependant, lorsque le régime du moteur s'éloigne du régime déterminé, le rendement volumétrique diminue ainsi que les performances du moteur.
Il n'est donc pas possible d'obtenir un rendement volumétrique élevé à deux régimes différents.
Le régime de fonctionnement du moteur qui présente un rendement volumétrique optimal est déterminé lors de la
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conception du moteur. Or, il est souhaitable d'optimiser le rendement volumétrique à plusieurs régimes notamment à bas et à haut régimes.
De façon connue, le circuit d'admission d'un moteur à combustion comporte un organe amont tel qu'un filtre à l'air qui est relié à un répartiteur d'air par un conduit d'admission.
Chaque chambre de combustion est alimentée en air par un conduit d'alimentation.
Le circuit d'admission ainsi constitué présente une fréquence de résonance. La géométrie du circuit d'admission est telle que la fréquence de résonance correspond à la fréquence d'excitation produite par la rotation du moteur à un régime déterminé.
De façon que le circuit d'admission présente deux fréquences de résonance différentes, correspondant chacune à deux régimes de rotation déterminés du moteur, il est connu que chaque chambre de combustion soit reliée au répartiteur d'air par deux conduits d'alimentation de géométries différentes. Des moyens de dérivation permettent d'orienter le flux d'air dans l'un ou l'autre des conduits d'alimentation en fonction du régime du moteur.
Cependant, un tel circuit d'admission est difficile à réaliser.
En effet, le doublement du nombre de conduits d'alimentation rend plus complexe les usinages et/ou assemblages à réaliser entre le répartiteur et les chambres de combustion.
De plus, il provoque une augmentation des pertes de charges qui réduisent fortement les gains de rendement ainsi obtenus.
De façon à fournir une solution à ce problème, l'invention propose un circuit d'admission d'air dans plusieurs chambres de combustion de cylindres d'un moteur à combustion, du type qui comporte un répartiteur d'air entre les orifices d'admission d'air dans les chambres de combustion, caractérisé en ce que le répartiteur d'air est alimenté en air par au moins un premier et un deuxième conduits d'admission, qui sont issus d'un organe amont,
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parmi lesquels le premier conduit comporte un dispositif d'obturation commandé entre une position ouverte et une position fermée qui permet, ou non, le passage de l'air dans le premier conduit, de façon à modifier la fréquence de résonance du circuit d'admission en fonction de la fréquente d'excitation du moteur.
Figure img00030001

Selon d'autres caractéristiques de l'invention - l'organe amont est un filtre à air ; l'organe amont est le compresseur d'un turbocompresseur ;
Figure img00030002

- l'organe amont est un dispositif de refroidissement d'air ; - l'organe amont est un dispositif d'amortissement des turbulences de l'air frais ; - la longueur du premier conduit est inférieure à la longueur du deuxième conduit ; - l'organe amont et le répartiteur d'air ont une paroi commune, et le premier conduit est un orifice réalisé dans la paroi commune ; - la longueur du premier conduit est égale à la longueur du deuxième conduit ; - un conduit de circulation des gaz brûlés issus d'au moins une chambre de combustion d'un cylindre débouche dans l'un au moins des premier et deuxième conduits.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux figures annexées parmi lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion alimenté en air par un circuit d'admission réalisé selon l'état de la technique ; - la figure 2 représente schématiquement un moteur à combustion alimenté par un circuit d'admission réalisé selon l'invention et comportant deux conduits d'admission ainsi qu'un dispositif d'obturation de l'un d'entre eux, le dispositif d'obturation étant représenté dans une position ouverte ;
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- la figure 3 représente une vue similaire à celle représentée à la figure précédente, le dispositif d'obturation étant représenté dans une position fermée ; - les figures 4 à 8 représentent des vues similaires à celle représentée à la figure 2 selon des variantes de réalisation de l'invention.
La figure 1 représente schématiquement un moteur à combustion 10 qui est constitué principalement par un circuit d'admission 12 qui alimente en air un bloc moteur 14 et un circuit d'échappement 16.
De façon connue, le circuit d'admission 12 se compose d'un conduit d'admission 18 dans lequel un filtre à air 20 peut être interposé.
Le conduit d'admission 18 alimente un répartiteur 22 qui peut être réalisé en une seule pièce avec la culasse, non représentée, du moteur à combustion 10.
Le répartiteur 22 permet de répartir l'air entre les chambres de combustion 24. En effet, chaque chambre de combustion 24 est reliée au répartiteur 22 par un conduit d'alimentation 26.
Un tel circuit d'admission 12 ne permet pas un rendement optimal du moteur à combustion 10 à plusieurs régimes. En effet, il ne présente qu'une fréquence de résonance unique qui permet d'optimiser le remplissage des chambres de combustion 24 à une fréquence unique d'excitation du moteur correspondant à un régime de fonctionnement unique.
Afin de remédier à cet inconvénient, l'invention propose que le répartiteur 22 d'air soit alimenté en air par un premier 40 et un deuxième 42 conduits d'admission qui sont issus d'un organe amont 44, tel que le filtre à air 20. De plus, le premier conduit 40 comporte un dispositif d'obturation 46 commandé entre une position ouverte, représentée à la figure 2, et une position fermée, représentée à la figure 3.
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Le premier conduit 40 est plus court que le deuxième conduit 42.
Ainsi, lorsque le dispositif d'obturation 46 est en position ouverte, le flux d'air 48 circule de préférence dans le premier conduit 40 qui, du fait de sa longueur plus petite, provoque des pertes de charge plus faibles que le deuxième conduit 42. Dans cette configuration, le circuit d'admission 12 présente une première fréquence de résonance.
La première fréquence de résonance correspond à une première fréquence d'excitation provoquée par la rotation du moteur 10 lorsqu'il fonctionne à un premier régime prédéterminé.
Ainsi, lorsque le moteur 10 fonctionne au premier régime prédéterminé, le remplissage des chambres de combustion 24 est favorisé, ce qui optimise le rendement du moteur 10.
Lorsque le dispositif d'obturation 14 est en position fermée, la totalité du flux d'air 48 circule dans le deuxième conduit 42. Le circuit d'admission 12 présente alors une seconde fréquence de résonance.
La seconde fréquence de résonance correspond à une seconde fréquence d'excitation provoquée par la rotation du moteur lorsqu'il fonctionne un second régime prédéterminé. Le remplissage des chambres de combustion et le rendement du moteur 10 sont donc optimisés lorsque le moteur fonctionne au second régime prédéterminé et lorsque le dispositif d'obturation 46 est en position fermée.
Ainsi, le rendement du moteur est optimisé pour deux régimes prédéterminés en fonction de la position du dispositif d'obturation 46.
Lorsque le dispositif d'obturation 46 est en position ouverte, la fréquence de résonance du circuit d'émission 12 est plus élevée que lorsque le dispositif d'obturation 46 est en position fermée.
Le dispositif d'obturation sera donc en position ouverte pour un fonctionnement du moteur à haut régime, et en position
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fermée pour un fonctionnement du moteur 10 à un régime plus faible.
Seules les deux positions extrêmes ouverte et fermée du dispositif d'obturation 46 ont été décrites. Cependant, les positions intermédiaires du dispositif 46 permettent aussi la modification de la fréquence de résonance du circuit d'admission
12. L'invention propose ainsi un circuit d'admission 12 dont la fréquence de résonance peut varier de façon continue entre les première et seconde fréquences de résonance prédéterminées, en fonction de la position du dispositif d'obturation 46.
Conformément à la figure 4, l'organe amont 44 et le répartiteur 22 ont une paroi commune 50. Dans ce cas, le premier 40 et le deuxième 42 conduits d'admission peuvent être agencés chacun sur une face latérale différente de l'ensemble constitué par l'organe 44 et le répartiteur 22.
De façon à limiter l'encombrement du circuit d'admission 12, l'extrémité aval du deuxième conduit d'admission 42 se prolonge à l'intérieur du répartiteur 22. Ainsi, bien que son encombrement soit sensiblement identique à celui du premier conduit d'admission 40, sa longueur est supérieure.
La figure 5 représente une variante selon laquelle le dispositif d'obturation 46 est agencé dans un orifice 52 réalisé dans la paroi commune 50. Le circuit d'admission 12 présente une première fréquence de résonance plus élevée que celle des réalisations précédentes. Ainsi, le rendement du moteur 10 est optimisé pour un régime de fonctionnement supérieur au premier régime de fonctionnement prédéterminé.
La figure 6 représente un circuit d'admission 12 selon une variante de l'invention selon laquelle la longueur du premier conduit d'admission 40 est égale à la longueur du deuxième conduit d'admission 42.
La fréquence de résonance du circuit d'admission 12 est plus élevée lorsque le dispositif d'obturation 46 est en position
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ouverte que lorsque le dispositif d'obturation 46 est en position fermée.
L'organe amont 44 peut être un compresseur d'un turbocompresseur non représenté sur les figures. Il peut aussi être un dispositif de refroidissement d'air 54 d'un turbocompresseur, conformément à la figure 7, ou un dispositif d'amortissement 56 des turbulences de l'air frais conformément à la figure 8.
Le dispositif d'amortissement 56 peut être agencé entre le répartiteur 22 et un échangeur thermique, non représenté, destiné par exemple à refroidir l'air provenant du compresseur d'un turbocompresseur.
De façon à réduire l'encombrement du circuit d'admission 12, le premier 40 et le deuxième 42 conduits peuvent sortir d'une face latérale unique 58 de l'organe intermédiaire 44.
Le premier conduit 40 peut alors être raccordé directement à une extrémité latérale 60 du répartiteur 22. Le deuxième conduit 42 peut être conformé de façon à contourner l'organe intermédiaire pour être raccordé à l'autre extrémité latérale 62 de du répartiteur 22.
Les figures 7 et 8 représentent aussi une variante selon laquelle un conduit 64 de circulation des gaz brûlés qui sont issus d'au moins une chambre de combustion 24 d'un cylindre débouche dans l'un des conduits 40,42.
Avantageusement, conformément aux figures, le conduit 64 débouche dans le deuxième conduit 42. Ainsi, les gaz brûlés peuvent être injectés dans le répartiteur 22 et les chambres de combustion 24, quelle que soit la position du dispositif d'obturation 46.
La description qui précède n'est pas limitative. En effet, il est possible que l'organe amont 44 alimente le répartiteur d'air 22 par plus de deux conduits d'admission de longueurs différentes qui peuvent être obturés par les moyens d'obturation.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS 1. Circuit (12) d'admission d'air dans plusieurs chambres de combustion (24) de cylindres d'un moteur à combustion (10), du type qui comporte un répartiteur d'air (22) entre les orifices d'admission d'air dans les chambres de combustion (24), caractérisé en ce que le répartiteur d'air (22) est alimenté en air par au moins un premier et un deuxième conduits d'admission (40,42), qui sont issus d'un organe amont (44), parmi lesquels le premier conduit (40) comporte un dispositif d'obturation (46) commandé entre une position ouverte et une position fermée qui permet, ou non, le passage de l'air dans le premier conduit (40), de façon à modifier la fréquence de résonance du circuit (12) d'admission en fonction de la fréquente d'excitation du moteur (10).
  2. 2. Circuit (12) d'admission d'air selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'organe amont (44) est un filtre à air (20).
  3. 3. Circuit (12) d'admission d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe amont (44) est le compresseur d'un turbocompresseur.
  4. 4. Circuit (12) d'admission d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe amont (44) est un dispositif de refroidissement d'air (54).
  5. 5. Circuit (12) d'admission d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe amont (44) est un dispositif d'amortissement (56) des turbulences de l'air frais.
  6. 6. Circuit (12) d'admission d'air selon l'une quelconque revendication précédente, caractérisé en ce que la longueur du premier conduit (40) est inférieure à la longueur du deuxième conduit (42).
  7. 7. Circuit (12) d'admission d'air selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'organe amont (44) et le répartiteur d'air (22) ont une paroi commune (50), et en ce que le
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    premier conduit (40) est un orifice (52) réalisé dans la paroi commune (50).
  8. 8. Circuit (12) d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la longueur du premier conduit (40) est égale à la longueur du deuxième conduit (42).
  9. 9. Circuit (12) d'admission d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un conduit de circulation (64) des gaz brûlés issus d'au moins une chambre de combustion (24) d'un cylindre débouche dans l'un au moins des premier et deuxième conduits (40,42).
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